[发明专利]一种多约束毫米波车载MIMO雷达天线阵列设计方法与装置

权利要求书

1.一种多约束毫米波车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)确定MIMO雷达天线阵列的发射阵元数M，接收阵元数N；

(2)根据MIMO雷达分辨率要求和PCB板尺寸大小对阵列孔径进行约束，确定发射阵列孔径L_t和接收阵列孔径L_r；

(3)根据天线单元物理尺寸约束最小阵元间距d_c；

(4)根据芯片数量K、发射阵列孔径L_t和接收阵列孔径L_r约束各天线阵元分布范围；

(5)应用遗传算法优化MIMO雷达天线阵列设计，根据步骤(1)-(4)所确定的参数和约束条件生成初始种群，种群中每一个个体表示一种阵列排布方式；

(6)通过适应度函数计算每个个体的适应度，对种群中的个体进行选择、交叉、变异操作，生成新的种群；

(7)判断是否满足终止条件，满足则输出最优个体即优化的阵列排布方式，不满足则重复步骤(6)-(7)；

(8)根据优化所得MIMO阵列排布方式，与射频电路结合生成MIMO雷达装置。

2.根据权利要求1所述的一种多约束毫米波车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于：所述步骤(2)中，发射阵列孔径表示为L_t＝L_M×λ/2，接收阵列孔径表示为L_r＝L_N×λ/2；λ为信号波长，L_M、L_N分别为发射阵列和接收阵列满阵阵元数目减1。

3.根据权利要求1所述的一种多约束毫米波车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于：所述步骤(3)中，最小阵元间距d_c＝k，L≈k×λ/2为天线单元长度，k为正整数。

4.根据权利要求1所述的一种多约束毫米波车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于：所述步骤(4)中，将[0,L_M]、[0,L_N]分为K子个区间，分别将各芯片对应的天线阵元位置约束在不同的子区间内，令L_sub1＝[L_M/K],L_sub2＝[L_N/K]，[x]表示不超过x的整数，各区间范围为：

其中，L_M、L_N分别为发射阵列和接收阵列满阵阵元数目减1。

5.根据权利要求1所述的一种多约束毫米波车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于：所述步骤(5)中，MIMO雷达天线阵列需要同时设计发射阵列和接收阵列，在生成种群时要同时生成发射种群和接收种群，通过MIMO雷达天线阵列等效原理得到发射、接收的联合等效阵列；生成的发射和接收个体分别表示为：

[0,d_t2,d_t3,...,d_t(M-1),L_M]；d_t2,d_t3,...,d_t(M-1)∈[d_c,L_M-d_c]

[0,d_r2,d_r3,...,d_r(N-1),L_N]；d_r2,d_r3,...,d_r(N-1)∈[d_c,L_N-d_c]

其中，发射阵元位置d_t2,d_t3,...,d_t(M-1)，接收阵元位置d_r2,d_r3,...,d_r(N-1)根据芯片数量和阵元数目分别在步骤(4)所得的各天线阵元分布范围中分布。